地震勘探噪声压制是提高地震勘探质量的重要方法。地震数据的降噪效果往往受到地震噪声特性的影响,沙漠地震勘探随机噪声的特征不同于传统的高斯白噪声,噪声的能量主要集中在与有效信号重叠的低频带,很难在抑制噪声时不损失有效信号。此外,沙漠勘探噪声具有较弱的空间相关性,在某些区域表现出与有效地震信号相似的结构特征,进一步增加了辨识有效信号的难度。因此,探索适应沙漠随机噪声特性的去噪技术,从低信噪比地震勘探数据中恢复地震勘探数据复杂的结构特征,对于提高地震勘探精度具有基础性作用。非线性复扩散(NCD)是一种有效的随机噪声压制方法,该方法通过构造非线性复扩散系数,将实数域扩散拓展到复数域,使得扩散的虚部近似为平滑的二阶导,能够有效表征边缘特征,避免对噪声的敏感性。因此,NCD能够在虚部的引导下调整扩散强度,对不同的结构特征施加不同的扩散强度。复扩散滤波在地震勘探噪声压制方面表现出良好的适应性,具备压制低频有色沙漠勘探噪声的能力。然而,NCD滤波算法采用梯度算子计算梯度方向矢量,这种基于邻域信息获得的梯度算子难以表征地震勘探同相轴的复杂结构特征,尤其对于倾角较大的同相轴。在低信噪比情况下,弱相似性沙漠随机噪声与地震勘探同相轴的结构特征具有一定的相似性,进一步影响了梯度方向估计同相轴方向的精度,复扩散滤波在压制噪声的同时,导致地震同相轴的失真。本文基于同相轴结构特征,提出基于自适应结构方向复扩散(ASOCD)的沙漠地震勘探随机噪声压制方法。该方法利用非局部径向扫描计算同相轴的方向。基于估计出的同相轴方向,构建自适应方向复扩散模型,使得扩散能沿着同相轴方向进行。此外,构建了自适应阈值,不仅能够根据虚部描述的结构调整扩散强度,还利用自适应阈值更好地辨识出弱相似噪声和有效信号。仿真实验和实际地震数据处理验证了ASOCD算法的有效性。与基于邻域信息的结构表征方法相比,利用基于非局部信息的径向扫描能够更加准确的估计沙漠地震数据中同相轴的方向,抑制噪声对方向估计的影响。基于局部协方差矩阵的自适应阈值能够很好的调节扩散的强度,从而在保留有效信号的同时加强对噪声的抑制。为了缓解大倾角同相轴失真问题,本文提出了基于张量复扩散(TCD)的沙漠地震勘探随机噪声压制模型。本文结合方向结构张量(DST)和复扩散系数构建TCD模型,利用DST的特征向量获得大倾角同相轴方向的准确估计,进而实现扩散沿着复杂结构的同相轴。同时,联合虚部和结构自适应阈值将传统的实数域扩散张量扩展到复数域,在弱相似噪声区域施加强扩散,增强抑制弱相似性噪声能力;在有效信号区域减小扩散强度,从而有效地保留边缘。相比于传统的结构张量,DST利用结构张量的特征向量空间计算同相轴的方向,则能够更加有效描述复杂结构的同相轴。仿真实验与实际地震数据处理结果验证了TCD算法能够适应复杂结构特征的地震勘探数据,与经典的实数域各向异性扩散方法相比,能够在保留信号的同时,更有效地抑制弱相似沙漠背景噪声。